Python类与面向对象
程序=指令+数据 (或算法+数据结构)。代码可以选择以指令为核心或以数据为核心进行编写。
两种类型
(1)以指令为核心：围绕“正在发生什么”进行编写(面向过程编程：程序具有一系列线性步骤；主体思想是代码作用于数据)以指令为中心，程序员的主要工作在于设计算法。
(2)以数据为核心：围绕“将影响谁”进行编写(面向对象编程OOP：围绕数据及为数据严格定义的接口来组织程序，用数据控制对代码的访问)
面向对象编程的核心概念
所有编程语言的最终目的都是提供一种抽像方法。
在机器模型("解空间"或"方案空间")与实际解决的问题模型("问题空间")之间，程序员必须建立一种联系。
(1)面向过程：程序=算法+数据结构
(2)面向对象：将问题空间中的元素以及它们在解空间中的表示物抽象为对象，并允许通过问题来描述问题而不是方案(可以把实例想象成一种新型变量，它保存着数据，但可以对自身的数据执行操作)
类是由状态集合(数据)和转换这些状态的操作集合组成
类：定义了被多个同一类型对象共享的结构和行为(数据和代码)
(1)类的数据和代码：即类的成员
数据：成员变量或实例变量
成员方法：简称为方法，是操作数据的代码，用于定义如何使用成员变量；因此一个类的行为和接口是通过方法来定义的。
(2)方法和变量：
私有：内部使用；公共：外部可见
面向对象的程序设计方法
所有东西都是对象；程序是一大堆对象的组合。
通过消息传递，各对象知道自己该做什么。
消息：即调用请求，它调用的是隶属目标对象的一个方法
每个对象都有自己的存储空间，并可容纳其它对象；通过封装现有对象，可以制作成新型对象
每个对象都属于某一类型：
类型，也即类； 对象是类的实例；类的一个重要特性为“能发什么样的消息给它”。
同一个类的所有对象都能接收相同的消息。
对象的接口
定义一个类之后，可以根据需要实例化出多个对象
如何利用对象完成真正有用的工作呢？
必须有一种办法能向对象发出请求，令其做一些事情(方法)
每个对象仅能接受特定的请求(方法)；能向对象发送的请求由其“接口”进行定义；对象的“类型”或“类”则规定了它的接口形式。
类
将同一种具体物事的共同特性抽象出来的表现。
类内部定义了其状态和转换这些状态的操作。
类被实例化为对象时才有相关的一些数据，才会对该对象的一些属性进行赋值，这些值就是所谓的数据。从某种角度理解这些对象属性就是变量。为对象属性赋值就是为变量赋值。这些对象的属性(即变量)都是在类中定义的数据结构体。
方法：就是函数，就是操作变量引用的数据代码。方法的作用就是为了操作数据。
类间的关系：
依赖("uses-a")：一个类的方法操纵另一个类的对象
聚合("has-a")：类A的对象包含类B的对象
继承("is-a")：描述特殊与一般关系
面向对象编程的原则
面向对象编程的模型机制有3个原则：封装、继承及多态
封装(encapsulation)
隐藏实现方案细节；将代码及其处理的数据绑定在一起的一种编程制作，用于保证程序和数据不受外部干扰且不会被误用。
继承(Inheritance)
一个对象获得另一个对象属性的过程；用于实现按层分类的概念
一个深度继承的子类继承了类层次中它的每个祖先的所有属性
超类、基类、父类；子类、派生类
多态性(Polymorphism)
允许一个接口被多个通用的类动作使用的特性，具体使用哪个动作与应用场景相关。
一个接口，多个访问：用于为一组相关的动作设计一个通用的接口，以降低程序复杂性。
Python的类和实例
类是一种数据结构，可用于创建实例。一般情况下，类封装了：数据和要用于该数据的方法
python类是一个可调用对象，即类对象；python2.2之后，类是一种自定义类型，而实例则是声明某个自定义类型的变量
实例初始化；通过调用类来创建实例
instance = ClassName(args...)
类在实例化时可以使用__init__和__del__两个特殊的方法
类本身是一个对象，被实例化出来的实例也是一种对象。也就是所谓的类对象与实例对象。
编写类的代码就是一个类对象，但这些代码不会自动执行，只有在被实例化之后，这些类对象的代码执行从而产生了一个具体的实例对象。
type(list)
type(l1)
Python中创建类
python使用class关键字创建类，语法格式如下：
class class_name(bases):
'class documentation string'
class_suite 超类是一个或多个用于继承的父类的集合
类体可以包含：声明语句、类成员定义、数据属性、方法
注意：如果不存在继承关系，ClassName后面的"(bases)"可以不提供；类文档为可选
class 语句的一般形式
class class_name(bases):
data = value 定义数据(类属性)
self method(self,....): 定义方法
self.member = value 定义实例属性
class TestClass(): 定义类对象
pass
type(TestClass)
obj1 = TestClass() 被实例化出来的实例对象 例：Python中，class语句类似def，是可执行代码；直到运行class语句后类才会存在
class FirstClass(): 定义类名为FirstClass
spam = 30 定义数据属性
def display(self): 定义类方法，属于可调用的属性
print self.spam
x = FirstClass() 实例化出一个对象x
x.display() 调用x对象的display方法
class语句内，任何赋值语句都会创建类的属性；每个实例对象都会继承类的属性并获得自己的名称空间。
class SecClass():
data = 'hello SecClass'
def printdata(self):
print "Content from method: %s" % self.data
inst2 = SecClass()
inst2.data 获取对象的data属性
inst2.printdata() 执行对象的printdata()方法
class ThirdClass():
data = 'hello Thirdclass'
def setdata(self,x)
self.str1 = x
def printdata(self):
print self.str1
inst3 = ThirdClass()
inst3.data 返回对象的属性
inst3.setdata('test') 调用对象的setdata()方法，并传递参数'test'
inst3.getdata() 调用对象的getdata()方法
python类方法及调用
实例（对象）通常包含属性
可调用的属性：方法
object.method()
数据属性
在OOP中，实例就像是带有"数据"的记录，而类是处理这些记录的"程序"
通过实例调用方法相当于调用所属类的方法来处理当前实例。类似instance.method(args...)会被自动转换为class.method(instance,args...)。如前面的例子，x.display()会被自动转换为FirstClass.display(x)，即调用类的方法来处理实例x。
因此，类中每个方法必须具有self参数，它隐含当前实例之意。在方法内对self属性做赋值运算会产生每个实例自己的属性。
python规定，没有实例，方法不允许被调用，此即为“绑定”
class语句中的赋值语句会创建类属性，如前面例子中的spam
在类方法中对传给该方法的特殊参数self进行赋值会创建实例属性。
例
class Myclass():
gander = 'Thompson'
def setName(self,who):
self.name = who
x = Myclass()
y = Myclass()
x.gender 返回x对象的gender属性，通过爬树搜索，gender属性会从MyClass类中获取到
x.name 在SetName方法调用之前，Myclass类不会把name属性附加到实例x上，当然也可以重载__init__创建构造器直接为实例提供。所以系统提示错误
x.setName('tom')
y.setName('jerry') 调用y对象的setName方法，并传递参数给name属性
y.gender, y.name
x.gender, x.name
Python构造器
python中都有一个构造器的方法
__varname__() 方法，会被python解释器自动调用。当类被实例化成对象时，这些访问就会被自动调用。
创建实例时，python会自动调用类中的__init__方法，以隐性地为实例提供属性。__init__方法被称为构造器。如果类中没有定义__init__方法，实例创建之初仅是一个简单的名称空间。
例
class Myclass():
gender = 'Male'
def __init__(self,who):
self.name = who
x = Myclass('tom')
y = Myclass('jerry')
x.gender, x.name
y.gender, y.name
析构器
class Animal:
name = 'someone' 定义数据属性(成员变量)
def __init__(self,voice='HI'): 定义构造函数，参数设置默认值
self.voice = voice
def __del__(self): 定义析构函数
pass
del saySomething(self): 定义方法(成员函数)
print self.voice
tom = Animal()
tom.saySomething()
jerry = Animal("Hello")
jerry.saySomething()
类的特殊属性
可以使用类的__dict__字典属性或python内置的dir()函数来获取类的属性
dir(MyClass)
MyClass.__dict__ 每个对象自己的__dict__属性中保存了本对象支持的所有属性和方法
Class.__name__ 以字符串方式返回类的名字
Class.__doc__ 返回类class的文档字符串
Class.__bases__ 返回类class的所有父类构成的元组
Class.__module__ 返回类c定义所在的模块 (python1.5后期版本新增功能)
Class.__class__ 返回实例Class对应的类(仅新式类中)
实例的属性
实例仅拥有数据属性(严格意义上来说，方法是类属性)
通常通过构造器"__init__"为实例提供属性；这些数据属性独立于其它实例或类；实例释放时，其属性也将被清除
内建函数dir()或实例的特殊属性__dict__可用于查看实例属性
dir(inst1)
实例的特殊属性：
Inst1.__class__ 实例化Inst1的类
Inst1.__dict__ Inst1的属性
Python类方法中可用的变量
方法的可用变量
实例变量：指定变量名称及实例自身进行引用
self.变量名
局部变量：方法内部创建的变量，可直接使用
类变量(也称为静态变量)：在类中定义的变量；只有通过指定变量名与类名进行引用
类名.变量名
全局变量：直接使用
例：
In [1]: class c1():
...: d1 = 'hello c1 class'
...: def __init__(self,x):
...: self.instdata = x
...:
In [2]: inst1 = c1(50)
In [3]: inst1.d1
Out[3]: 'hello c1 class'
In [4]: inst1.instdata
Out[4]: 50
In [5]: inst2 = c1(60)
In [6]: inst2.d1
Out[6]: 'hello c1 class'
In [7]: inst2.instdata
Out[7]: 60
In [8]: inst1.d1 = 'instance1 new value'
In [9]: inst1.d1
Out[9]: 'instance1 new value'
In [10]: inst2.d1
Out[10]: 'hello c1 class'
In [11]: c1.d1 = 'class c1 new value'
In [12]: inst1.d1
Out[12]: 'instance1 new value'
In [13]: inst2.d1
Out[13]: 'class c1 new value'
继承
继承描述了基类的属性如何“遗传”给派生类
子类可以继承它的基类的任何属性，包括数据属性和方法；一个未指定基类的类，其默认有一个名为object的基类；python允许多重继承
创建子类：创建子类时，只需要在类名后跟一个或从其中派生的父类
class SubClassName(ParentClass1[, ParentClass2, ...])
'optional class documentation string'
class_suite
例：
In [14]: class ParentClass(object):
....: 'Parent Class'
....: gender = 'Male'
....: def setName(self,who):
....: self.name = who
....:
In [15]: class ChildClass(ParentClass):
....: 'Child Class'
....: def displayInfo(self):
....: print self.gender, self.name
....:
In [16]: x = ChildClass()
In [17]: x.setName('tom') 该方法是继承父类的
In [18]: x.displayInfo()
Male tom
In [19]: dir(ParentClass)
Out[19]:
['__class__',
'__delattr__',
'__dict__',
'__doc__',
'__format__',
'__getattribute__',
'__hash__',
'__init__',
'__module__',
'__new__',
'__reduce__',
'__reduce_ex__',
'__repr__',
'__setattr__',
'__sizeof__',
'__str__',
'__subclasshook__',
'__weakref__',
'gender',
'setName']
In [20]: dir(ChildClass)
Out[20]:
['__class__',
'__delattr__',
'__dict__',
'__doc__',
'__format__',
'__getattribute__',
'__hash__',
'__init__',
'__module__',
'__new__',
'__reduce__',
'__reduce_ex__',
'__repr__',
'__setattr__',
'__sizeof__',
'__str__',
'__subclasshook__',
'__weakref__',
'displayInfo',
'gender',
'setName']
In [21]: x.name
Out[21]: 'tom'
继承方法专用化：继承会先在子类寻找变量名，然后才查找超类，因此，子类可以对超类的属性重新定义来取代继承而来的行为。
子类可以完全取代从超类继承而来的属性；也可以通过已覆盖的方法回调超类来扩展超类的方法
例：
In [22]: class ParClass(object):
....: def setInfo(self, sex='Male'):
....: self.gender = sex
....:
In [23]: class ChiClass(ParClass):
....: def setInfo(self,who): 此方法名与父类方法名相同，所以覆盖父类中的方法
....: self.name = who
....:
In [24]: x = ChiClass()
In [26]: x.setInfo('tom')
In [27]: x.name
Out[27]: 'tom'
In [28]: x.gender 由此子类中的setInfo方法已经覆盖父类中的setInfo方法，而子类中的setInfo方法并无gender属性，所以系统提示错误信息
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-28-dcfdb2ec694c> in <module>()
----> 1 x.gender
AttributeError: 'ChiClass' object has no attribute 'gender'
In [29]:
例：
In [29]: class ParClass(object):
....: def setInfo(self,sex='Male'):
....: self.gender = sex
....:
In [30]: class ChiClass(ParClass):
....: def setInfo(self,who): 子类中的setInfo方法覆盖父类中的setInfo方法
....: self.name = who
....: ParClass.setInfo(self) 在子类中再次回调其父类中的setInfo方法
....:
In [31]: x = ChiClass()
In [32]: x.setInfo('tom')
In [33]: x.name
Out[33]: 'tom'
In [34]: x.gender 由于子类中再次调用父类中的setInfo方法，所以此时实例x可以使用父类继承来的gender属性
Out[34]: 'Male'
In [35]:
例：
class father:
def __init__(self):
self.name="father class"
print "father __init__"
def fa_method(self):
print "father method test"
def bad(self):
print "smoke、drink"
class son(father):
def __init__(self):
self.name="son class"
print "son __init__"
father.__init__(self) #在子类中调用父类的构造函数
#super(son,self).__init__() #通过supper函数也可以调用父类中的构造函数，但父类必须指明是(object)的子类
def son_method(self):
print "son method test"
#def bad(self): #实现基类(父类)重写
# print "smoke"
def bad(self):
father.bad(self) #引用父类中的bad方法
print "gamble"
s1=son() #实例化一个s1对象
s1.son_method()
print s1.name
s1.fa_method() #继承父类的方法
s1.bad() #调用bad方法，该方法默认继承父类，但如果子类中实现了重写，则调用子类中的新方法
python类的继承和属性搜索
python中几乎所有属性的获取都可以使用“object.attribute”的格式；不过，此表达式会在python中启动搜索--搜索连续的树
class语句会产生一个类对象，对class的调用会创建实例，实例自动连结至创建了此实例的类
派生类连结至其基类的方式：将基类列在派生类头部的括号内，其从左至右的顺序会决定树中的次序；由下至上，由左至右
经典类与新式类
如果类继承了object类，称为新式类；新式类兼容经典类；如果类没有指明继承object，称为经典类
新式类多出了一些内置方法和属性；通过新式类可以设置访问权限
对于其它语言来说，object类默认就是所有任何类的基类，不需要手工指明
继承基类的搜索顺序：经典类深度优先，而新式类广度优先
例1：
class A:
def __init__(self):
print 'This is A class'
def save(self):
print 'save method from A'
class B(A):
def __init__(self):
print 'This is B class'
#在B类中没有定义Save方法，它会继承父类A
class C(A):
def __init__(self):
print 'This is C class'
def save(self):
print 'save method from C---'
class D(B,C):
def __init__(self):
print 'This is D class'
d1=D()
d1.save()
#本例为经典类，在调用d1对象的save()时，它的继承搜索路径是自左至右(先搜索B类中的save方法，B类又继承了A类)
#所以本例的输出结果为：
This is D class
save method from A
例2：
class A(object):
def __init__(self):
print 'This is A class'
def save(self):
print 'save method from A'
class B(A):
def __init__(self):
print 'This is B class'
#在B类中没有定义Save方法，它会继承父类A
class C(A):
def __init__(self):
print 'This is C class'
def save(self):
print 'save method from C---'
class D(B,C):
def __init__(self):
print 'This is D class'
d1=D()
d1.save()
#本例为新式类，新式类的搜索为：广度优先(先搜索B，B类没有定义save方法，再搜索C)
#所以输出结果为：
This is D class
save method from C---
例：
class class3:
def __init__(self):
pass
def __del__(self):
print "销毁中..."
def go(self):
print "Go"
def __call__(self): #内置__call__方法的使用
print "Call"
c3=class3()
c3.go()
c3() #通过call方法可以调用类的默认方法
特性：经典类和新式类中的特性的区别 ，经典类中的特性全部都是可读可写的(没有只读的功能)
class Person:
def __init__(self):
self.__name__ = 'Thompson'
@property
def Name(self):
return self.__name
p1 = Person()
print p1.name #通过特性Name，读取self.__name的值
p1.Name = 'xxx' #通过特性Name，设置self.__name的值
#新式类中的特性默认都是只读，如果想要设置，那么就需要再创建一个被装饰@xxxx.setter修饰的特性
class Person(object):
def __init__(self):
self.__name = 'alex'
@property
def Name(self):
return self.__name
p1 = Person()
print p1.Name #通过特性Name，读取self.__name的值
p1.Name = 'xx' # Error 通过特性Name设置self.__name 的值时，会出现错误
#新式类这么做好处是什么呢？通过这样来防止对私有变量的修改，所有的对象就只能读取，不能修改
#应用场景:
class Person(object):
def __init__(self,gene,clothes):
self.__gene = gene
self.__clothes = clothes
@property
def Gene(self): #通过该方法读取__gene属性
return self.__gene
@property
def Clothes(self): #通过该方法读取__clothes属性
return self.__clothes
@Clothes.setter #此处的名称必须与上面的读取函数名称相同
def Clothes(self,value):
self.__clothes = value
p1 = Person('AB','bikini') #创建基因为AB的人，衣服是比基尼
print p1.Gene #可以获取人的基因
print p1.Clothes # 通过Clothes方法读取衣服属性
p1.Clothes = 'skirt' #修改p1的衣服为skirt
print p1.Clothes #再次读取Clothes属性
p1.Gene='O' #修改基因时系统提示错误，无法修改。
类、实例和其它对象常见的内建函数
issubclass() 布尔函数，判断一个类是否同另一个类派生，语法：issubclass(sub,sup)
isinstance() 布尔函数，判断一个对象是否是给定类的实例，语法：isinstance(obj1, class_obj2)
hasattr() 布尔函数，判断一个对象是否拥有指定的属性，语法：hasattr(obj,'attr')；同类的函数还有getattr()、setattr()和delattr()
super()
在子类中找出其父类以便于调用其属性；一般情况下仅能采用非绑定方式调用祖先类方法
而super()可用于传入实例或类型对象，语法：super(type[, obj])
例：
In [36]: issubclass(ChiClass,ParClass)
Out[36]: True
In [37]: issubclass(ParClass,object)
Out[37]: True
In [38]: isinstance(x,ChiClass) #x为对象名
Out[38]: True
In [39]: hasattr(x,'name')
Out[39]: True
In [40]: hasattr(x,'gender')
Out[40]: True
运算符重载
运算符重载是指在方法(如__name__的方法)中拦截内置的操作--当类的实例出现在内置操作中，python会自动调用自定义的方法，并且返回自定义方法的操作结果。
运算符重载让类拦截常规的python运算
类可重载所有python表达式运算符； 类也可重载打印、函数调用、属性点号运算等内置运算
重载使类实例的行为像内置类型；重载通过提供特殊名称的类方法实现
运算符重载并非必需，并且通常也不是默认的
类可以重载python的操作符，重载使我们的对象与内置的一样。
__x__的名字的方法是特殊的挂钩（hook），python通过这 种特殊的命名来拦截操作符，以实现重载。
python在计算操作符时会自动调用这样的方法，例如： 如果对象继承了__add__方法，当它出现在+表达式中时会调用这个方法。
通过重载，用户定义的对象就像内置的一样。 在类中重载操作符
1、操作符重载使得类能拦截标准的python操作。
2、类可以重载所有的python的表达式操作符。
3、类可以重载对象操作：print,函数调用，限定等。
4、重载使得类的实例看起来更像内置的。
5、重载是通过特殊命名的类方法来实现的。
方法名 重载的操作说明 调用表达式
__init__ 构造函数 创建对象：class()
__del__ 析构函数 释放对象的时候
__add__ “+” x + y
__or__ “|” x | y
__repr__ 打印，转换 print x, `x`
__call__ 函数调用 x()
__getattr__ 属性引用 x.undefined
__getitem__ 索引 x[key],for循环,in测试
__setitem__ 索引赋值 x[key] = value
__getslice__ 分片 x[low:high]
__len__ 长度 len(x)
__cmp__ 比较 x == Y ，x < y
__radd__ 右边的操作符"+" 非实例 + x 例子：
例：
class indexer:
def __getitem__(self,index):
return index**2
x=indexer()
for i in range(5):
print x[i]
print ":",__getitem__(x,5)
输出结果为：
0
1
4
9
16
: 25
例：
In [13]: class test:
....: def __init__(self,x):
....: self.x=x
....: def __add__(self,y):
....: return x+y
....:
In [14]: c1=test(5)
In [15]: print c1.__add__(6)
11
In [16]: print c1.x
5
In [17]: dir(c1)
Out[17]: ['__add__', '__doc__', '__init__', '__module__', 'x']
基于特殊的方法定制类
除了__init__和__del__之外，python类支持使用许多的特殊方法
特殊方法都以双下划线开头和结尾，有些特殊方法有默认行为，没有默认行为的是为了留到需要的时候再实现。
这些特殊方法是python中用来扩充类的强大工具，它们可以实现：模拟标准类型、重载操作符
特殊方法允许类通过重载标准操作符+，＊，甚至包括分段下标及映射操作[]来模拟标准类型。
抽象类
from abc import ABCMeta,abstractmethod
class Alert:
__metaclass__=ABCMeta
@abstractmethod
def send(self):pass
class Email(Alert):
def __init__(self):
self.name='email alter'
def send(self):
print 'test'
notify=Email()
notify.send()
#抽象类＋抽象方法＝定义接口
总结
可调用对象：函数(内置函数/自定义函数)、类、类方法 (支持调用操作，支持小括号的方法)
函数的属性：
__doc__
__name__
__dict__
__code__
__globals__
实例方法/ 类方法 / 静态方法
方法的属性：
__doc__
__name__
__class__ 方法所属的类
__func__ 实现该方法的函数对象
__self__ 调用此方法的实例
内置函数：
__doc__
__name__
__self__
类：
__doc__
__name__
__bases__
__dict__ 输出对象所有的属性
__module__ 定义了当前类的模块名称
实例:
__class__
__dict__
对象都有特殊方法：
__init__
__new__()
__del__()
__ge__()
a >= b a.__ge__(b)
